一、概 述
湖南省黃材水庫位于湘江一級支流溈水上游。主壩位于寧鄉(xiāng)縣黃材鎮(zhèn)以西３．５ｋｍ的鐵山里，距寧鄉(xiāng)縣城５４．５ｋｍ。是一座以灌溉為主，兼有發(fā)電和防洪等綜合效益的大（２）型水利樞紐工程。該工程集雨面積２４０．８ｋｍ２，總庫容１．５３億ｍ３，主壩為黏土心墻壩，最大壩高６１．５ｍ，壩頂高程１６９．５ｍ，壩頂軸線長３４７ｍ。副壩有２座，其中竹山坳副壩位于主壩右岸約１ｋｍ處，壩型為風(fēng)化料填筑的均質(zhì)土壩，最大壩高２２．３ｍ，壩頂高程１７０．５ｍ，壩頂軸線長１３１．５ｍ。溢洪道布置在竹山坳副壩左岸的獅牛沖，為河岸開敞式，進(jìn)口為無底坎的寬頂堰，堰頂高程１５７．０ｍ，為控制泄流，其上裝３扇１０ｍ×９．３ｍ（寬×高）的鋼質(zhì)弧形閘門。
該工程于１９５８年９月破土興建，１９６５年樞紐工程基本建成，１９８６年完成灌區(qū)主體工程配套任務(wù)，運(yùn)行至今。工程在灌溉、發(fā)電和防洪等方面發(fā)揮了巨大效益，對促進(jìn)當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展起了一定的作用。但由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)太低，主、副壩滲漏嚴(yán)重，因而在１９８２年至１９８４年的水利“三查三定”中，被列為“七五”期間需進(jìn)行加固的重點(diǎn)“病險(xiǎn)水庫”之一。在確定加固方案時(shí)，通過整體水工模型試驗(yàn)，認(rèn)為獅牛沖溢洪道左岸應(yīng)擴(kuò)建一孔并改造泄槽。實(shí)施過程中，因未做任何勘探工作，對邊坡所處的地質(zhì)環(huán)境缺乏認(rèn)識，擴(kuò)建開挖時(shí)導(dǎo)致邊坡先后發(fā)生５次較大規(guī)模滑坡，溢洪道進(jìn)口滑坡就是其中之一。
該滑坡形成后，設(shè)計(jì)單位曾對其采取了表層鋪蓋防滲薄膜、滑體內(nèi)布設(shè)排水洞、前緣設(shè)置擋墻等措施，但因缺乏必要的勘探、試驗(yàn)資料，對滑坡特征及其破壞機(jī)理認(rèn)識不足，所以處理尚不徹底�，F(xiàn)有觀測資料顯示，該滑坡仍存在不同程度的變形跡象。為此，必須查明滑坡的邊界條件、滑體特征，研究滑坡形成及發(fā)展過程和變形破壞機(jī)理，并對其在不同工況下穩(wěn)定狀況及其動(dòng)態(tài)變化趨勢進(jìn)行研究分析，以便采取適宜的工程處理措施，確保溢洪道安全運(yùn)用。
二、滑坡特征及其變形破壞機(jī)理
１．滑坡特征
滑坡所在山坡自然地形表現(xiàn)為上陡、中緩、下陡，其后緣基本處于地形緩陡變坡處，后緣圈椅狀特征比較明顯，滑壁近于直立，高２～３ｍ。前緣向坡外凸出，鼓脹區(qū)特征明顯，前舌略伸入溝底（靠近原沖溝岸邊），最大高差３５ｍ。滑坡順溢洪道呈長條形分布，長約８０ｍ，寬３０～４５ｍ，滑體厚一般為１０～２０ｍ，縱剖面上為近似圓弧狀，呈２～３段弧形折線，體積約３．２×１０４ｍ３�；w具有前陡后緩的地形特征，下部地形坡度３５°～４０°，上部２５°～３０°。
�。玻伦冃纹茐臋C(jī)理
滑體物質(zhì)上部為殘坡積物，下部為風(fēng)化破碎巖塊夾劣質(zhì)煤層、粉質(zhì)黏土等�；鶐r中節(jié)理裂隙發(fā)育，加之巖體抗風(fēng)化能力弱，嚴(yán)重破壞了巖體的完整性，使得巖體具有層狀碎裂結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)�；碌貛У匦味妇彶灰�，巖體性質(zhì)和巖體結(jié)構(gòu)存在差異，滑坡變形破壞表現(xiàn)為上部（后緣）從殘坡積物中拉裂，下部沿強(qiáng)風(fēng)化破碎巖塊與完整基巖接觸面滑動(dòng)。
滑坡變形破壞的力學(xué)機(jī)理：人工開挖使前緣邊坡變陡，加之降雨及地表水滲入，使處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)的岸坡巖體在水的作用下軟化、強(qiáng)度降低，發(fā)生壓縮蠕變，坡體重心外移，并在其他各種因素尤其是開挖切腳的影響下，致使岸坡下滑，形成滑坡。由于基巖風(fēng)化破碎，其滑面并非完全受控于巖體的結(jié)構(gòu)面，故而形成近似圓弧狀的破壞模式。究其原因有二：一是地形地質(zhì)環(huán)境是形成該滑坡的內(nèi)因�；聟^(qū)地表殘坡積層廣布，巖土松散，有架空現(xiàn)象，下部基巖為薄厚不一的層狀砂質(zhì)板狀頁巖，淺變質(zhì)細(xì)砂巖夾炭質(zhì)板狀頁巖及劣質(zhì)煤層，巖體中結(jié)構(gòu)面發(fā)育，風(fēng)化破碎，岸坡巖體卸荷松弛，地形坡度較陡，不利于邊坡穩(wěn)定。二是溢洪道開挖、地表降水入滲以及施工放炮震動(dòng)等，是促使滑坡產(chǎn)生的外因。眾所周知，由于坡腳開挖，減小了阻滑力，破壞了原本穩(wěn)定性較差的山坡自然平衡狀態(tài)，而地表降水的入滲，致使邊坡巖（土）體力學(xué)強(qiáng)度降低，加之開挖放炮震動(dòng)等因素，導(dǎo)致了滑坡的產(chǎn)生和發(fā)展。
三、溢洪道滑坡穩(wěn)定性研究分析
�。保�(wěn)定安全系數(shù)ＦＳ的計(jì)算方法
目前水利水電工程的邊坡穩(wěn)定性分析大多采用剛體極限平衡法[１]。本文分別采用摩根斯坦法（Ｍｏｇｅｎｓｔｅｒｎ）、不平衡推力法、簡布法（Ｊａｎｂｕ）等三種極限平衡的方法計(jì)算滑坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。計(jì)算中考慮的荷載有滑體自重、地下水的靜水壓力和動(dòng)水壓力。
�。玻�(jì)算剖面與計(jì)算參數(shù)的選用
計(jì)算剖面采用Ⅰ－Ⅰ＇、Ⅱ－Ⅱ＇和Ⅲ－Ⅲ＇三個(gè)縱剖面（以下簡稱剖面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），剖面按垂直劃分條塊，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別劃分為１０、１１、１２個(gè)條塊，條塊從上往下編號。
計(jì)算參數(shù)的選取是根據(jù)黃材水庫溢洪道滑坡室內(nèi)巖土力學(xué)試驗(yàn)成果并結(jié)合巖土體在天然狀態(tài)下的性狀綜合考慮的�；w濕容重γ＝１９ｋＮ／ｍ３，飽和容重γｍ＝２０．７ｋＮ／ｍ３，抗剪強(qiáng)度參數(shù)取為ｆ＝０．４５，ｃ＝０．０２ＭＰａ，飽和狀態(tài)的抗剪強(qiáng)度參數(shù)取為ｆ＝０．４０，ｃ＝０．０１ＭＰａ。
�。常�(jì)算工況
根據(jù)工程實(shí)際運(yùn)行情況，擬定如下計(jì)算工況作為控制工況。
工況１：鉆探試驗(yàn)、取樣時(shí)，即枯水位１５１．００ｍ。
工況２：正常蓄水位１６６．００ｍ。
工況３：設(shè)計(jì)洪水位１６７．０８ｍ。
工況４：校核洪水位１６８．６９ｍ。
工況５：校核洪水位驟降至正常蓄水位。
工況１、２、３屬基本組合，工況４、５屬特殊組合。
�。矗�(jì)算成果及分析
根據(jù)摩根斯坦法、不平衡推力法、簡布法的基本原理，用穩(wěn)定分析程序ＭＮＪ計(jì)算得到滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)Ｆｓ。
分析看出，只有剖面Ⅱ在工況１時(shí)的Ｆｓ１、Ｆｓ２、Ｆｓ３以及剖面Ⅲ在工況１～４時(shí)的Ｆｓ１、Ｆｓ２大于１，但小于１．２，其余的穩(wěn)定安全系數(shù)Ｆｓ均小于１，說明滑坡在各種工況下都處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
�。担�(wěn)定敏感性分析
以上進(jìn)行的穩(wěn)定性計(jì)算，將滑面的抗剪強(qiáng)度參數(shù)作為常數(shù)。這種參數(shù)是在現(xiàn)有的邊坡工程地質(zhì)研究深度基礎(chǔ)上對滑面抗剪強(qiáng)度的綜合概括。但是，抗剪強(qiáng)度參數(shù)一般都存在時(shí)空變異性。因此，進(jìn)行抗剪強(qiáng)度參數(shù)對滑坡穩(wěn)定的敏感性分析是必要的。根據(jù)巖土力學(xué)試驗(yàn)成果，滑坡抗剪強(qiáng)度參數(shù)的取值為：
ｆ＝０．４２～０．５２（天然狀態(tài)）
�。悖剑埃埃薄埃埃玻停校幔ㄌ烊粻顟B(tài)）
水下折減系數(shù)為０．８８。
根據(jù)ｆ、ｃ的范圍值，選取滑坡典型剖面（即剖面Ⅱ）作為計(jì)算剖面，以及鉆探、試驗(yàn)取樣時(shí)（即枯水位１５１．００ｍ）作為計(jì)算工況，采用程序ＭＮＪ計(jì)算滑坡的穩(wěn)定安全系數(shù)Ｆｓ。
從敏感性分析的結(jié)果看，滑坡穩(wěn)定性安全系數(shù)Ｆｓ基本上是隨凝聚力ｃ和摩擦系數(shù)ｆ的增大而線性地增大。最小的穩(wěn)定安全系數(shù)為０．８７，最大的為１．２８，而大部分的穩(wěn)定安全系數(shù)在０．９５～１．２０之間，說明這次鉆探、試驗(yàn)取樣時(shí)滑坡是基本穩(wěn)定或臨界穩(wěn)定，這與鉆探、試驗(yàn)取樣時(shí)滑坡的實(shí)際狀態(tài)（有微小變形）是相吻合的。因此，滑坡穩(wěn)定性計(jì)算選取抗剪強(qiáng)度參數(shù)ｆ＝０．４５，ｃ＝０．０２ＭＰａ（天然狀態(tài)）和ｆ＝０．４０，ｃ＝０．０１ＭＰａ（飽和狀態(tài)）是合理的。
四、結(jié) 語
根據(jù)湖南省黃材水庫溢洪道滑坡特征及其變形破壞機(jī)理和滑坡穩(wěn)定性研究分析，滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)為０．５２～１．１０，滑體在各種工況下都是不穩(wěn)定的。因此，必須采取排水、抗滑樁、擋墻等綜合工程處理措施，加固整治滑體，防止變形和滑動(dòng)，確保副壩和溢洪道安全運(yùn)行。
